交通橋梁跨越中線工程風險識別及處理措施

郝澤嘉，郝清華

（南水北調中線干線工程建設管理局，北京 100038）

交通橋梁跨越中線工程風險識別及處理措施

郝澤嘉，郝清華

（南水北調中線干線工程建設管理局，北京 100038）

結合南水北調中線渠道的特點，對新建交通橋梁跨越南水北調渠道進行風險識別，提出消除風險措施，選取典型案例對新建交通橋梁跨越南水北調渠道技術方案進行分析，相關經驗可供其他橋梁跨越工程參考借鑒。

橋梁跨越；風險識別；技術方案

南水北調中線工程南起丹江口水庫，北至北京市團城湖和天津市外環河，線路全長1432km，途徑北京、天津、河北和河南4個省市［1］。除北京、天津段采用地下管涵外，其余均采用渠道輸水。

南水北調中線工程對所在區域的現狀道路和規劃道路進行恢復，以架設橋梁為主，目前均已建成投入使用。隨著社會經濟發展，已建橋梁的數量和規模［2］不能滿足工程沿線交通通行需要，需新增跨渠交通橋梁。

1 工程設計特點

南水北調中線工程渠道為I級建筑物，根據沿線地形及設計水面線的高程關系分為填方 （包括全填方和半挖半填）和全挖方兩種型式，輸水斷面一般為梯型，采用混凝土襯砌。

渠道左右岸設置綠化帶，左岸綠化帶種植喬木，右岸綠化帶種植灌木。右岸綠化帶內設有35kV專用輸電線路，為全線自動化系統、節制閘、分水口、退水閘等控制建筑物和管理設施供電，一般架空布置，為避讓跨渠建筑物局部敷設地埋電纜。

左岸綠化帶外側設置截流溝或導流溝，全挖方渠段在渠道左岸地面設置防護堤或防洪堤，右岸地面設置防護堤。其中截流溝和防護堤為構造建筑物。

根據工程左岸匯水區域和分水嶺位置劃分洪水分區，逐區進行洪水計算，以確定渠道左岸外洪水位、河渠交叉建筑物行洪口門寬度、左岸排水建筑物和渠道導流溝設計過流能力［3］。

填方渠道的堤頂高程考慮渠內水位和渠外洪水位，擇其高者確定；全挖方渠段防洪堤堤頂高程根據渠道左岸外洪水位確定。渠道左岸洪水不影響工程安全，可順利排放至右岸下游地區。

對于地下水位高于渠底的渠段，一般設置逆止閥排水入渠，當地下水位較高、地下水位變化較大或地下水水質超過III類時，設置外排泵站抽排地下水。

渠道實行封閉式管理，沿占地紅線設置防護圍欄，運行維護道路分別設置在填方渠段堤頂和全挖方渠段一級馬道處。根據國務院頒布實施的《南水北調工程供用水管理條例》，南水北調中線工程管理范圍 （圍欄外側）以外一定范圍內劃定為工程保護范圍，原則上不超過工程圍欄以外200m。按照環保部門的相關規定，根據渠道挖填型式、地下水位高程和排放方式劃定水源保護區，一級水源保護區范圍為工程圍欄以外50～200m。

2 風險識別

為避免橋梁下部結構與渠道建筑相互沖突，影響渠道輸水能力和工程安全。本工程分別從橋梁布置、橋梁施工和橋梁運行方面進行風險識別［4］。

2.1 橋梁布置

橋梁所在城市道路或公路布置排水系統，采用雨水管道或邊溝型式收集路面及沿線區域匯水，但排水系統不能隨橋梁跨越渠道。

2.2 橋梁施工

受限于工程投資，新建跨越中線工程橋梁主跨跨徑一般僅略大于管理范圍，主跨橋墩距防護圍欄距離較近。

橋梁下部結構施工的主要風險包括：鉆孔護壁泥漿、承臺開挖邊坡穩定和排水問題［5］。對分布有連續強透水層的外排渠段，跨越橋梁鉆孔灌注樁施工時護壁泥漿可能沿透水層進入地下水外排井，影響外排井的正常工作，甚至通過透水層頂托破壞渠道襯砌結構。在靠近開挖承臺施工基坑，基坑邊坡土體失穩將直接損壞南水北調附屬設施，可威脅渠堤穩定。承臺開挖還可能出現地下水涌水情況，威脅渠道邊坡穩定。

橋梁上部結構不可避免地需在中線渠道上方施工，施工遺撒、掉落會對輸水水質和運行維護構成風險。橋身混凝土養護用水、預應力孔道灌漿漿液、鋼結構防腐油漆等液體可能滴落至渠道，造成水質污染。模板安裝和拆卸、混凝土澆筑、預應力張拉、鋼結構拼裝等施工環節中，施工原材料、產品、工具和廢棄物可能掉落，影響下方輸水水質和運行維護道路上人員車輛正常通行［6］。

吊裝設備等施工機械或設備高度較高、體積較大，在渠道右岸施工時距離專用35kV輸電線路的凈空距離不滿足要求，影響線路正常供電。

2.3 橋梁運行

橋梁排水系統一般設置外掛PVC管道將橋面匯水引排至橋梁兩側。一旦PVC管道和橋梁伸縮縫損壞，橋面匯水將流入渠道。當運送危險化學品、石油或其他液體的運輸車輛在橋梁范圍發生泄漏，外泄液體將直接污染輸水水質［7］。

橋梁投入使用后需根據結構狀態進行維護，結構伸縮縫更換、黏鋼或黏碳纖維布結構補強、鋼結構涂裝、路面鋪裝等維護施工均需在渠道上方進行，根據施工情況，能布置的掛籃、腳手架等臨時設施、施工遺撒、掉落等風險，還可能因施工臨時設施影響35kV專用輸電線路正常供電和運行維護道路正常通行。

3 風險消除措施

3.1 跨越必要性

交通行業專項規劃和城市規劃中應合理規劃線路路由，以減小新建交通橋梁跨越中線渠道的風險?；诂F狀路網和已建南水北調跨渠橋梁分布情況，將渠道兩側作為兩個獨立區域分別進行規劃。新建跨越橋梁應優先服務于整體路網架構，盡量設置主干道路和高等級道路跨渠橋梁；低級別道路應優先滿足渠道兩側獨立區域內部的互聯互通需求，限制并盡量減少低級別道路的跨越。

3.2 橋梁凈空高度

合理布置橋梁跨徑和結構，保證橋梁梁底距運行維護道路路面距離不小于4.5m，以滿足車輛的正常通行需要。對于挖方渠段左岸防洪堤，因對填筑土體壓實度有較高要求，需采用大型機械施工，橋梁梁底還應保證距防洪堤堤頂的凈空距離滿足施工要求。

橋梁設計時需考慮橋梁施工方法和施工設施，保證模板、防護網、掛籃和移動臺架等施工設施不侵占運行維護道路和防洪堤頂以上4.5m的凈空空間。

3.3 35kV輸電線路改建

交通橋梁跨越中線渠道需落實35kV專用輸電線路改建設計，考慮到在跨越位置設置地埋電纜會導致輸配電系統容性負荷增大，影響系統內設備安全穩定運行，原則上推薦采用架空改建：即拆除受影響的線路和桿塔，根據修建橋梁之后的安全距離重新設立桿塔并展放導線。改建設計中對受影響的用電負荷點和負荷容量進行調查，如臨時租用移動發電機、利用相鄰中心開關站反送電等［8］。

對于斜拉索橋和鋼桁梁橋需進行拖拉施工，不具備35kV輸電線路架空改建條件，應定量計算設置地埋電纜對輸配電系統容性負荷的影響，必要時增加無功補償設施。

3.4 橋梁兩側路基防洪影響

為不惡化中線渠道防洪，交通橋梁跨越中線渠道應盡量加長主橋兩側引橋長度，保證排水通暢。如確需在主橋兩側順接道路路基，道路線路可盡量沿渠道左岸大型分水嶺布置，避免橫跨渠道左岸洪水分區。對于確需改變渠道左岸匯水排水條件的，需重新進行調洪計算，通過設置導流溝、局部洼地回填等工程措施消除不利影響。

隨城市道路設置的雨水管道和隨公路設置的邊溝在跨越中線渠道處被截斷，應根據實際地形條件復核匯水量，將雨水排入導流溝，或采用定向鉆穿越渠道。

3.5 橋梁施工防護

橋梁施工可優先采用轉體施工方式以減小對中線渠道的影響［9］。在渠道上方進行合攏段施工或常規掛籃施工時，應設置可靠的防護措施防止施工遺撒和掉落，如密目網+防水布料、移動式防護平臺等。有條件的可設置懸索防護結構，并附集水和抽排設施?；炷琉B護可采用保濕養護膜養護方法，減少施工棄水。

3.6 橋梁排水

橋梁排水是保障中線工程輸水水質的關鍵所在，排水采用橋梁自身縱坡的整體橋面排水方案。橋梁可設置縱向排水槽，對于人行道的橋梁，排水槽可設置在人行道下方；對于不設置人行道的高速公路橋和城市快速路橋，排水槽可設置在防撞墩下部，頂部封閉并通過泄水孔收集匯水。排水槽的規模應根據橋面匯水計算確定［10］。橋梁結構縫處應加強止水和填縫處理，及時維護維修防止止水破損，以保證橋面排水體系的整體封閉和連續。橋梁排水應引排并匯集至南水北調一級水源保護區之外的蒸發池內，以防止意外泄露事故污染渠道水源。

3.7 橋梁后期運行維護方式

橋梁跨越項目后期維護工作受中線渠道限制較多，對渠道正常輸水的影響也較大，應在橋梁設計中提前進行考慮。鋼材構件在橋梁運行階段需定期進行防腐和涂裝處理，橋梁設計應盡量避免將鋼結構作為橋梁地主要結構受力構件，如鋼桁架橋和鋼腹板橋等橋梁型式。

橋梁設計中可考慮布置體外預應力裝置［11］，后期可對體外預應力筋進行再次張拉，通過調整橋梁的預應力度，改善橋梁應力狀態，提高橋梁結構耐久性。

4 實例分析

河南省某省道項目是當地路網規劃中的重要交通干線，設計標準為公路1級，設計速度80km/h，橋梁寬度12.75m，瀝青混凝土面層，設計基準期100年，地震動加速度峰值0.05g，抗震設防烈度為6°。渠道為挖方型式，挖深10m，渠底寬度25m，1級邊坡坡比1∶2，馬道寬度5m，過水斷面全斷面混凝土襯砌，渠道排水采用逆止閥內排。左岸防護堤填高1.7m，外坡考慮0.5m坡面流深采用干砌石防護，左側截流溝底寬1m，挖深1m，右側防護堤填高1m。橋梁跨越35kV專用輸電線路為地埋敷設，橋梁距兩側桿塔距離分別為12.73m和63.5m，無需改建。

橋梁全長553.36m，全寬12.75m。主橋為（108+ 180+108）預應力混凝土變截面連續箱梁，引橋為6m×25m裝配式預應力混凝土小箱梁，先簡支后連續。主梁采用單箱單室三向預應力混凝土變截面箱梁，支點梁高10.8m，跨中梁高3.6m，主橋梁底距中線工程左、右側防護堤堤頂距離分別為6.2m和2.1m，距左右側運行維護道路路面距離分別為8.1m和5.9m，滿足凈空要求。主橋梁體直接置于承臺上，基礎采用鉆孔灌注樁群樁基礎，樁徑1.5m，承臺高3.2m，均設置在防護圍欄以外，距離分別為1.68m和1.21m。

車行道采用混凝土防撞護欄，防撞等級SS級。橋面鋪裝自上而下為4cm AC-13C細粒式改性瀝青混凝土層、6cm AC-20C中粒式瀝青混凝土、橋面防水層，防水混凝土抗滲等級為W8級。橋面主跨內不設豎向排水管，橋面排水通過沿縱向邊梁內側鋪設縱向排水溝，再通過橋頭排水溝，引至橋梁范圍以外，全面阻斷了橋面污水進入干渠的通道。經計算，橋梁主跨（180m）內雨水沿路線縱坡兩側排泄，橋面單側雨水量35L/s，橋面排水溝斷面尺寸設計10cm×30cm，排水溝泄水能力38L/s，排水溝尺寸可滿足橋面雨水排放要求。排水設計如圖1。

圖1 排水設計示意圖 單位：cm

橋位處地下水埋深較深，無不良地質條件。承臺施工開挖3m，主要為粉質黏土，采用鋼板樁防護，鋼板樁長6m，靜壓施工，深入基坑底部以下3m?；油鈧?m處設排水溝，防止外水匯入，對中線渠道工程基本無影響。

主橋采用懸臂澆筑施工，安裝掛籃逐節澆筑，施工至最大懸臂狀態時，對稱拆除施工掛籃。最終澆筑合攏段。橋面和附屬設施。施工時在梁底設置密目式安全網，網格間距10cm×10cm，可承受8m高地方落下，重125kg的墜物。密目式安全網上鋪設防水布料，定期收集防水布料的廢水及廢物。該施工方案對中線渠道正常通水無影響。

5 結語

（1）基于南水北調中線渠道工程的特點，新建交通橋梁跨越工程在工程布置、橋梁施工和運行維護方面存在諸多風險，包括橋梁凈空高度不足、35kV輸電線路位置沖突、改變渠道防洪條件、橋梁施工干擾、橋面匯水污染和后期運行維護干擾等問題。

（2）新建交通橋梁跨越工程需采取措施消除對中線渠道工程的風險，主要包括嚴格論證跨越必要性，避免非必要和低級別跨越工程；確保橋梁距運行維護道路凈空不小于4.5m，并保證防洪堤施工空間；落實35kV輸電線路改建設計并提出施工期間的保電措施；復核并消除橋梁兩側路基防洪影響；從基礎施工防護、優化施工工法、防止施工掉落和減少施工棄水等方面加強橋梁施工防護；優化橋梁排水設計，確保輸水水質；提前考慮后期維護方式，盡量減小后期維護對中線工程的影響。

（3）對某新建橋梁跨越南水北調中線渠道工程技術方案進行分析，根據跨越位置、工程特點，采取相應風險消除措施后，該跨越工程對中線渠道的安全和正常輸水基本無影響。

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（責任編輯：王艷肖）

Hazards identification and elim ination measures study of traffic bridge crossing South-to-North Water Diversion M idd le Route Project

HAO Ze-jia，HAO Qing-hua
（Construction and Administration Bureau of South-to-NorthWater Diversion Middle Route Project，Beijing 100038，China）

In this paper，design characters of the channel have been summarized to identify the hazards of the crossing project.Applicablemeasures and tools have been introduce to eliminate hazards in separated aspects.In case study，this paper analyses the technical solution of a new traffic-bridge crossing project，which carried out all the eliminatedmeasures concerning the characters of crossing position.The result shows therewill be no negative impactof the safety of the channel and the daily conveyance ofwater，and relevant experience can available for such projects for reference.

South-to-North Water Diversion Middle Route Project；bridge crossing；hazards identification；technical solution

TV5

B

：1672-9900（2017）04-0082-04

2017-06-26

郝澤嘉（1985-），男（漢族），北京人，工程師，主要從事水利工程建設技術管理工作，（Tel）13810339266。